博士後期課程の坂本雅行さんらの研究成果が、「米国科学アカデミー紀要」に掲載されました。

成体脳におけるニューロン新生は先天的な匂い応答に必要

左から影山教授、坂本大学院生

影山龍一郎 ウイルス研究所教授、坂本雅行 生命科学研究科大学院生らの研究グループは、森憲作 東京大学医学系研究科教授らの研究グループとの共同研究によって、成体脳におけるニューロン新生が先天的な匂い応答に必要であることを発見しました。この 研究成果が、「米国科学アカデミー紀要」に掲載されることになりました。

【論文名】Continuous neurogenesis in the adult forebrain is required for innate olfactory responses.(成体脳における継続的なニューロン新生は先天的な匂い応答に必要である)

研究の背景

中枢神経系を構成するニューロンは発生期のみに産生され、一度失われると二度と再生しないと考えられてきました。ところが、ヒトを含めた多くの哺 乳動物の成体脳においても神経幹細胞が存在し、海馬・歯状回や側脳室周囲・脳室下帯などの特定の領域ではニューロン新生が一生涯続いていることが明らかに なってきました。海馬における成体脳新生ニューロンの研究は数多くなされており、新生ニューロンが記憶の保持や学習などの高次脳機能と大きく関わっている ことが報告されています。ところが、嗅球の神経回路に組み込まれる新生ニューロンの生理的意義については明らかになっていませんでした。

 

研究の内容

本研究グループは、遺伝子改変により成体脳新生ニューロンを選択的に標識あるいは除去するマウスを作製し、解析を行いました。マウスの嗅球は、匂い分子の 情報処理を担う主嗅球系と、フェロモンの情報処理を担う副嗅球系の2つから構成されています。本研究では、副嗅球においても主嗅球同様、新生ニューロンが 既存の顆粒細胞と置き換わり神経回路に組み込まれていることが明らかになりました(図1)。また、成体脳ニューロン新生を阻害したマウスでは、顆粒細胞の 数が経時的に減少することから、ニューロン新生は副嗅球の顆粒細胞の数および神経回路の維持に必須であることが明らかになりました。

ニューロン新生を阻害したマウスでは、匂いの識別や嗅球記憶に異常は見られませんでした。天敵臭に対する反応を調べたところ、正常マウスもニューロン新生 を阻害したマウスもどちらも忌避反応を示しました。ところが、天敵臭と報酬(エサ)を同時に提示すると、正常マウスは忌避反応を示すのに対して、ニューロ ン新生を阻害したマウスは天敵臭に近付きエサを食べるようになり、さらにエサ無しでも天敵臭に近付くよう条件付けもできました。また、ニューロン新生を阻 害したマウスでは、性行動や子育て放棄など、オスあるいはメス特有の行動に異常が見られました(図2)。以上の結果より、成体脳ニューロン新生は先天的な 嗅覚依存的な行動に重要な役割を担うことが明らかになりました。

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図1:成体脳新生ニューロンは主嗅球と副嗅球に組み込まれている。

02

図2:ニューロン新生を阻害した母親は子育てを放棄した。正常なマウスから産まれた仔の胃の中には母乳が見られるが(左)、ニューロン新生を阻害したマウスから産まれた仔の胃の中にはほとんど母乳が見られなかった(右)。

 

関連リンク

・論文は以下に掲載されております。
 http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1018782108
 http://hdl.handle.net/2433/139551 (京都大学学術情報リポジトリ(KURENAI))

・以下は論文の書誌情報です。
Sakamoto M, Imayoshi I, Ohtsuka T, Yamaguchi M, Mori K, Kageyama R.
Continuous neurogenesis in the adult forebrain is required for innate olfactory responses. Proc Natl Acad Sci U S A. published ahead of print May 2, 2011.